Биоразнообразие нашей планеты является одним из наших самых ценных ресурсов. Однако для большинства мест в мире у нас есть лишь крошечная картина того, что на самом деле представляет собой это разнообразие. Исследователям из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и Университета Мартина Лютера Галле-Виттенберг (MLU) удалось создать на основе разрозненных данных мировую карту биоразнообразия, показывающую количество видов деревьев. С помощью новой карты исследователи смогли сделать вывод о том, что движет глобальным распределением богатства видов деревьев. Климат играет центральную роль; однако количество видов, которые можно найти в конкретном регионе, также зависит от пространственного масштаба наблюдения, сообщают исследователи в журнале Nature Ecology and Evolution. Новый подход может помочь улучшить глобальную природоохранную деятельность.
Во всем мире биоразнообразие резко меняется, и его защита стала одной из самых серьезных проблем, с которыми сталкивается человечество. В то же время мы до сих пор очень мало знаем о том, почему одни места биологически разнообразны, а другие бедны, и где самые биоразнообразные места на Земле. Кроме того, причины, по которым одни районы более богаты видами, чем другие, часто неясны: какую роль играют факторы окружающей среды, такие как климат, и насколько важны исторические факторы, такие как прошлые ледниковые периоды, для биоразнообразия, которое мы наблюдаем сегодня? Наши знания основаны на разрозненных местных опросах и полны пробелов; особенно в тропических регионах, где биоразнообразие может быть особенно высоким. Однако закрыть все пробелы путем всестороннего обзора всей планеты просто невозможно.
Спутниковые снимки могут закрыть некоторые пробелы в данных; например, при сопоставлении информации о лесном покрове, но эти методы имеют свои ограничения. «Нам нужно не просто считать деревья, нам также нужно определить, к какому виду они относятся», - объясняет доктор Петр Кейл, ведущий автор нового исследования. «В тропиках мы находим сотни различных видов деревьев на одном гектаре. Мы можем идентифицировать их только на месте. Поэтому большинство территорий не исследовалось на предмет биологического разнообразия - и, вероятно, никогда не будет». Кейл и соавтор профессор Джонатан Чейз - ученые Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и Университета Мартина Лютера Галле-Виттенберг.
Несмотря на разрозненные данные, Кейл и Чейз хотели создать мировую карту богатства видов деревьев. На первом этапе они составили более 1000 списков видов деревьев. Это были либо небольшие лесные участки, обследованные в предыдущих исследованиях, либо целые страны. Для большинства стран мира известно, какие породы деревьев там можно встретить, но не где именно, а также часто неясно, являются ли конкретные виды редкими или обычными. Чтобы иметь возможность подсчитать количество видов деревьев для обширных пробелов на карте, исследователи разработали статистическую модель. Хитрость заключается в том, что модель объединяет доступную разрозненную информацию об обследованных участках с информацией на уровне страны, а также интегрирует установленные данные о факторах окружающей среды, таких как климат. Результатом стала полная карта биоразнообразия всех лесных массивов мира.
«Это было похоже на пазл из 1000 частей, из которых у нас было всего несколько кусочков, и мы даже не знали, что представляет собой общая картина», - говорит Джонатан Чейз. «Благодаря нашему подходу мы смогли рассчитать недостающие части и собрать головоломку». Используя новый метод, исследователи могут рассчитать количество видов деревьев на участках разного размера; заповедник, страна или целый континент. Это позволило им исследовать основные причины изменения разнообразия деревьев на нашей планете. Их анализ показал, что климат является наиболее важным фактором; наибольшее количество видов деревьев можно найти в жарких влажных тропиках. Тем не менее, количество видов деревьев также различается в разных местах с одним и тем же климатом, в некоторых случаях весьма существенно. Например, на юге Китая исследователи отмечают гораздо большее разнообразие, чем в других регионах с похожим климатом.
Важно, однако, то, сколько «дополнительного» разнообразия можно найти в таких местах, как Китай, зависит от точки зрения наблюдателя. «Если вы стоите в лесу и подсчитываете количество видов вокруг вас, вы можете даже не заметить разницы между Китаем и другими климатически подобными регионами. сайты, разница действительно бросается в глаза», - говорит Джонатан Чейз.
Это несоответствие между соседними областями называется бета-разнообразием. В пределах более крупного региона это приводит к высокому общему разнообразию. Кейл и Чейз в своем анализе показали, что этот показатель разнообразия особенно высок в сухих (не влажных) тропиках, особенно в горных районах, таких как южный Китай, Мексика или высокогорье Эфиопии. Одной из причин такого высокого бета-разнообразия могут быть события геологического прошлого, такие как ледниковые периоды. «Во время последнего оледенения деревья могли выжить только в горных долинах, и в результате разные популяции были изолированы друг от друга», - объясняет Петр Кейл. «Если вы сегодня стоите в одной из этих долин, вы видите среднее количество видов деревьев. Но если вы перелезете через хребет и спуститесь в соседнюю долину, вы найдете другие виды деревьев, а в соседней долине - еще другие».
Кейл и Чейз в первую очередь озабочены тем, чтобы понять, как биоразнообразие распределяется на планете и какие факторы на это влияют. Но их модель также может быть полезна для разработки стратегий сохранения, особенно в лесах, где разнообразие деревьев не подвергалось сильному влиянию человека. Например, в случае с горами Китая защиты только одной долины недостаточно; именно разнообразие различных долин придает этому району высокую биологическую ценность. «Чтобы действительно понять и защитить биоразнообразие, мы должны одновременно рассматривать местный и региональный масштабы», - говорит Кейл. «То есть нам нужна и точка зрения натуралиста, стоящего в лесу, и общая картина всей страны. Наш подход теперь позволяет это».